烟气挡板门制造过程中存在的主要问题及对策.doc

烟气挡板门制造过程中存在的主要问题及对策2005年第6期华中电力第l8卷烟气挡板f-i,l造过程中存在的主要问题及对策贺朝铸f武汉凯迪电力环保有限公司,湖北武汉430223)摘要:烟气挡板门是大型火力发电厂湿法脱硫工程中的重要设备,它通过控制锅炉烟气的流通来实现脱硫装置的投入或退出.其性能好坏直接影响烟气脱硫系统的正常运行.通过分析烟气挡板门在制造过程中存在的的主要问题,提出了提高烟气挡板门制造质量的相关措施.关键词:湿法烟气脱硫工程;烟气挡板门;制造;问题;对策中图分类号:TM621.8文献标识码:B文章编号:10066519(2005)06006404TheMainProblem&CountermeasureExistedintheManufactureofFlueGasDamperHEChaOzh在大型火力发电机组(容量300MW以上)湿法f石灰石/石膏法)烟气脱硫(以下简称FGD,即FlueGasDesulfurization的缩写)系统中,烟气挡板门(见图l1是脱硫装置进入和退出运行的重要设备,分为FGD主烟道烟气挡板f包括原烟气挡板门和净烟气挡板门)和旁路烟气挡板.由于国内烟气挡板门多采用双百叶窗式挡板门.通过密封空气保证系统的零泄露率.同时,在湿法脱硫烟气系统中,不同运行工况的烟气具有不同的腐蚀特性,净烟气(已脱硫的烟气)因温度低,湿度大.其腐蚀性远强于原烟气(未脱硫的烟气).因此,在烟气挡板门的制造过程中要解决的主要问题是烟气腐蚀,密封性能和设备转动问题.为了确保烟气挡板门设备的正常运行,需要对烟气挡板门设备的设计,原材料选用和加工制作等全过程进行有效的质量控制.以提高设备的使用寿命.3l2l|lIllI,II.-l.1.jj.!lliilI_l_l1Ij一j;IIlIIIIlllIIl:IlllllrlliIlii1一框架壳体;2一挡板;3一密封风接口;4一电动执行机构5一叶片轴图1烟气挡板门示意图1烟气挡板门制造过程中存在的主要问题I.I设计问题设计是影响烟气挡板门的制造质量的关键因素.由于电厂烟气脱硫总承包方不进行烟气挡板门的结构设计,烟气挡板门制造厂家各自引进不同国家的技术进行设备设计和制造,使烟气挡板门的结构各不相同.为了节约成本,制造厂家在国外设计的基础上作了较大修改,使烟气挡板门的性能大大降低.根据国内多个电厂的运行结果显示.因为设计导致的质量问题主要包括如下几方面.(1)烟气腐蚀问题.设计中未采取可靠的防止烟气腐蚀的措施,使在运行过程中因烟气泄漏而使烟气挡板门及附近其它设备产生严重腐蚀现象.如壳体框架衬牌号为DIN1.4529的高镍耐蚀合金(指镍基合金或质量分数(Ni)>15O/o的超级奥氏体不锈钢)处,高镍耐蚀合金材料未翻边衬至法兰面,使接触烟气部位将会产生腐蚀.(2)图纸的标识问题.由于国内烟气挡板门厂家的设计能力问题,一些厂家的设计图中大部分未:表达相关部件的焊接要求,使焊接工作的随意性较大,焊接质量难以控制.(3)框架结构形式问题.现在采用的框架包括大框架和小框架两种结构形式.采用大框架时,所有旋转叶片在一个框架内,对角线尺寸往往难以保证,在安装过程中容易产生变形.采用小框架时,两个旋转叶片在一个框架内,多个小框架组成一个大收稿日期:20050718作者简介:贺(1966-),男,湖北汉川人,高级工程师,硕士,主要从事企业管理,项目管理等方面的研究.64.第18卷烟气挡板门制造过程中存在的主要问题及对策2005年第6期框架,可能要使用更多的材料.但容易保证框架强度和实现框架结构设计和制造的标准化.(41框架结构强度问题.由于框架结构强度不够,使框架在安装或运行过程中产生变形而使烟气泄漏的情况时有发生.这主要表现在:按国外图纸,大多数地方应采用满焊,实际制造过程中为控制变形采用间断焊接,除降低部件强度外.还导致雨水渗入引起部件腐蚀,如壳体部分的槽钢法兰与侧板的对焊处.另外,与国外原设计相比较,壳体的槽钢法兰及侧板均较小或较薄;焊接接头由搭接改为对接,虽节省材料使用量,使耐蚀合金包边工艺容易实现,但使框架强度降低.(5)结构变形问题.在壳体框架的设计中,部分厂家为弥补加工设备的不足,框架采用槽钢对接,使焊缝设计长度过长.实际加工过程中容易产生变形;另外,挡板轴套管结构改为直径较小,厚度较薄的钢管加工而成.在运行过程中容易变形而使叶片轴发生卡涩.(6)叶片轴的拆卸问题.现在厂家采用的形式有可拆卸和不可拆卸两种,部分厂家采用叶片轴的可拆卸设计,但未能采取有效的防止烟气进入未采取防腐措施的区域.(7)设计时的材料代用问题.接触净烟气的挡板,未采用国外原设计的全高镍耐蚀合金板结构,而采用碳钢平板加薄耐蚀合金板包衬结构,须对薄板高镍耐蚀合金的腐蚀情况进行核算.(81轴的热处理问题.对叶片轴的热处理问题,技术协议中未写明,厂家也不按标准要求进行调质处理,使轴在运行过程中容易产生变形,影响其使用寿命.(9)叶片的密封形式设计问题对于叶片与叶片之间的密封形式,有的厂家采用P型面接触型密封形式,密封效果较好:但有的厂家为节省镍基合金材料的使用,采用叶片之间搭接的线性密封形式,运行时密封空气压力升不上去,影响密封效果.1.2原材料问题从我国烟气挡板门制造的实践来看,目前烟气挡板门设备主要使用两种高镍耐蚀合金材料即C一276镍基合金和1.4529(或AL一6XN)超级奥氏体不锈钢,其中,C一276的耐腐蚀性能要高于1.4529(或AL一6XN1,而1.4529(或AL一6XN1的耐腐蚀性能又远远高于低耐蚀等级的不锈钢904L,316L或304.国内烟气挡板门对部件材料材质和常用钢材的化学成分如表l,表2所示.由于我国对烟气挡板门的相关标准没有出台,使些制造厂家往往通过减少材料厚度.或用材料代用的办法达到减少制造成本的目的.使烟气挡板门的制造质量大大降低.主要表现在如下几方面.1密封片及密封压板螺栓,螺母,垫片的代用问题.在原烟气挡板门的制造中,密封片及密封压板螺栓,螺母,垫片用不锈钢316L或304代替C一276的使用一.在旁路烟气挡板门和净烟气挡板门的制造中,密封压板螺栓,螺母,垫片用1.4529(或AL一6XN1,904L或316L代替C一276的使用.f21用贴内衬技术代替全高镍耐蚀合金材料使用.在部分烟气挡板门技术协议中,框架要求全部采用厚(5mm以上1的1.4529(或AL-6XN)板,一些厂家为节约成本仍采用贴内衬技术(碳钢包l2mm厚高镍耐蚀合金板1或降低技术协议中规定的用于贴内衬的耐蚀合金板厚度.(31镍基焊接材料的代用.由于国内烟气挡板门普遍采用贴内衬技术,焊接接头主要为叶片或挡板门框架中薄的高镍耐蚀合金(1.4529/AL一6XN)与碳钢(Q235A1的搭接.现场一般采用钨极气体保护电弧焊.部分挡板门框架采用5mm以上的高镍耐蚀合金f1.4529,AL一6XN1对接及高镍耐蚀合金(1.4529lAL一6XN)与碳钢(Q235A1的异种接头对接,采用焊条电弧焊.高镍耐蚀合金焊接中出现的主要问题是部分厂家采用高镍耐蚀合金材料余料剪丝和药皮焊条采用普通不锈钢焊条代替昂贵的镍基合金焊接材料的使用,致使焊接接头出现裂纹或其它焊接缺陷.表l烟气挡板门主要部件的材质要求(材料牌号)1.3加工工艺过程控制问题(1)人力资源不够.一些制造厂家缺乏有经验的焊接工程师和技术工人,烟气挡板门设备加工工一652005年第6期华中电力第l8卷艺比较粗造.客观上造成烟气挡板门整体制造质量不高.(2)加工设备缺乏.如部分厂家由于缺乏大型折弯设备.使本应采用钢板折弯整体一次成型的框架结构不得不改用槽钢焊接而成,过多的焊接工作量增加了控制变形的难度;另外,精加工设备的缺乏.使高镍耐蚀合金原材料的剪切质量较差.(3)缺乏成熟的加工工艺.如对首次接触的高镍耐蚀合金材料的焊接未进行焊接工艺评定;没有编制生产过程加工工艺标准,产品验收(试验)方案及验收标准等:对叶片轴韵热处理未作规定,也未进行相应的热处理工作.(41加工工艺控制不严.在生产过程中,未经相关人员确认,擅自修改设计;加工工艺粗造,如叶片螺栓垫片不能盖住螺栓预留孑L;对整体制造过程所需的检验和试验项目不明确.没有规定过程检验和出厂验收的检验项目;相关检验工作完成的随意性较大.检验完成后也没有留下检验记录.2制造中存在问题的改进措施针对烟气挡板门在制造过程中存在的问题.需采取切实可行的改进措施,才能不断提高我国大型湿法脱硫工程烟气挡板门的制造质量.图2为烟气挡板门的车间现场制造的部分组装图形.根据现有的工程实践经验,需在烟气挡板门的制造过程中实施如下措施.2.1设计改进措施(1)促进烟气挡板门设计的标准化.国家有关建设行政主管部门应组织国内主要烟气脱硫总承包方和相关设备制造厂家.尽快出台烟气挡板门设备的设计,制造和安装的行业标准.同时鼓励烟气脱硫总承包单位引进国外先进技术进行设备设计.逐步实现国内挡板门设计的标准化.(2)完善防止烟气腐蚀的措施.应严格规定在与烟气接触部位的防腐措施.注意吸收国外先进技术经验,对于加工工艺和防腐材料的选用应在技术协议或设计图纸中明确.不能为了节省材料而忽视烟气的腐蚀问题.(3)加强对设计成品的控制措施.应完善设计图纸上焊接及其要求的标注,注意控制焊接变形.对于需采取特殊工艺的过程.应在图纸中详细说明和标注.(4)尽量推行小框架结构.小框架结构内一般以两个叶片为一组,由小框架组合成大框架容易保证结构的刚性,防止变形.更有利于推行烟气挡板门的标准化设计.如果确需采用大框架结构,应采取有效的防止框架在安装和运行过程中发生变形的措施.(5)鼓励实施框架组件一次成型,减少焊缝数量.框架组件一次成型可确保框架的整体性和强度要求,提高框架的加工质量.框架采取焊接成型时,应采取防止变形和雨水腐蚀的措施.尽量采用满焊和搭接焊接形式.(6)确保框架和轴套的刚度要求.应按运行工况选择框架和轴套的材料厚度及框架的加强筋的数量和尺寸,确定保证框架和轴套的刚度要求的措施.采用大框架设计要考虑吊装过程的刚度要求.采取必要的加固措施.图2烟气挡板门车间组装图表2烟气挡板门常用钢材的化学成分(表中的单值为最大值)%钢材牌号化学成分(质量分数)CCrNiMoFeCuVCoWMnSiNPSlQ235A(国GB10.14O.22O.3OO.30BAL0.300.300.650.300.O450.0502304国AISI)0.08l8.【x】2O.【x】8.【x】lO.50BAL2.【x】1.【x】O.1O0.o450.03033l6L(美国AISI)0.03l6.Ol8.OlO.Ol4.02.【x】3.O0BAL2.【x】1.【x】O.1O0.o450.0304316LN(美国AISI)0.03l6.Ol8.OlO.Ol4.O2.【x】3.【x】BAL2.【x】0.750.100.160.o450.03053l7LNf美国AISI)0.03l8.0-20.0II.0l5.O3.o04.o0BAL2.o00.750.100.200.o450.03069o4Lf美国非标准)O.O2l9.O23.O23.OO28.O4.【x】5.0BAL1.O2.O2.【x】1.【x】0.o450.0357AL_6xN(美国非标准)0.03020.【x】22.O23.5o25.56.【x】o7mBAL0.75Nb8xC%oO.52.【x】1.(x】o.18OO.250.o4O0.03081.529(德国DIN)0.02019.【x】21.O24.o26.06.【x】O7.O0BAL0.501.5O2.【x】1.【x】O.15oO.250.0300.0159C一276(美国ASTM)0.0214.【x】16.5BAI15.OOl7.O1.【x】4.7O.352.53.O4.51.【x】O.O50.o4O0.030注:BAL为Balance的缩写.是余量的意思.66.第18卷烟气挡板门制造过程中存在的主要问题及对策2005年第6期(7)推行叶片轴的不可拆卸设计.根据国内目前烟气挡板门的制造水平;采用可拆卸设计,轴的刚度和转动性能难以保证.另外,由于防腐措施不到位,可能使挡板门叶片轴与轴套管,挡板盖板与平板及螺栓连接处有烟气进入,因烟气腐蚀而降低烟气挡板门的使用寿命.(8)严格执行合同和技术协议.对于材料的使用和叶片轴的热处理问题.应在采购合同中进一步明确相关规定和合同责任,并在合同执行过程中加大监控的力度.(9)积极推行叶片之间的面接触式fP型)密封结构.面接触式密封结构可以保证烟气挡板门的密封性能,防止因叶片之间的泄漏导致密封空气压力上不去,从而影响烟气挡板门的密封性能.2.2材料问题的改进措施(1)由脱硫工程总承包方统一采购关键设备材料.针对制造厂家频繁出现的材料代用情况.脱硫工程总承包方可在采购合同中规定由总承包方采购高镍耐蚀合金的板材,螺栓,螺母,垫片及镍基焊接材料等关键设备材料.f2)禁止密封片及密封压板螺栓,螺母,垫片的代用.挡板密封片与平板的连接螺栓及垫片是最容易产生腐蚀的部位,在材料的选用上,应就高不就低.为实施在这些部位材料使用的标准化,对于所有挡板门的密封片及密封压板螺栓,螺母,垫片都应采用相应防腐等级的镍基耐蚀合金f如C一276或耐蚀性能更高的其他镍基合金材料).f3)合理选用贴内衬技术.为降低制造成本,在保证材料使用性能的前提下.可采用贴内衬方法代替全高镍耐蚀合金材料的使用,但这些措施必须经过委托方的认可.f4)严格按标准要求选择焊接材料.不允许用普通不锈钢焊接材料代替镍基焊接材料焊接高镍耐蚀合金或用高镍耐蚀合金材料的加工余料进行剪丝的方法焊接高镍耐蚀合金的焊接接头.f5)根据烟气工况合理选择挡板门材料.对于烟气腐蚀负荷较高的烟气脱硫项目,应根据实际情况提高烟气挡板门的材料使用等级,而不能单纯考虑制造成本而降低材料档次.如对烟气腐蚀负荷较高的烟气挡板门采用全镍基耐蚀合金材料f如C一276),而不采用超级奥氏体不锈钢;对烟气腐蚀负荷较弱或中等强度腐蚀负荷的烟气挡板门采用高耐蚀等级的超级奥氏体不锈钢f如DIN!.4529),而不采用低耐蚀等级的不锈钢f如904L或3l6L1.积极推广应用性能优良的新型镍基耐蚀合金材料.如比C一276耐蚀性能和加工性能更好的德国Nicrofer5923hMo一59合金(2.4605)(典型化学成分:C一0.010%,Mn一0.5%,P一0.015%,S一0.005%,Si一0.10%,Cr一23%,Ni一59%,Mo一16%,Co一0.3%,Al一0.10.4%,Fe一10/0